Особенности фреттинг-коррозии
Фреттинг-коррозия (от английского слова fret - разъедать, подтачивать) - коррозионно-механическое изнашивание поверхностей трения при малых колебательных относительных перемещениях.
Фреттинг-коррозия имеет следующие отличия от обычного изнашивания поверхностей трения:
скорости относительных перемещений контактирующих поверхностей довольно низки (так, при амплитуде скольжения 0,025 мм и частоте колебаний 30 Гц средняя скорость скольжения 3 мм/с);
продуктами износа являются в основном окислы металлов;
повреждения поверхностей трения сильно локализованы на площадках фактического контакта;
вследствие малой амплитуды смещений удаление продуктов износа из зоны трения затруднено.
Необходимое условие возникновения фреттинг-коррозии - наличие проскальзывания между сопряженными поверхностями. Фреттинг-коррозия наблюдается при различных прессовых посадках, в шлицевых, шпоночных, болтовых и заклепочных соединениях, в канатах, муфтовых соединениях, в контактных поверхностях рессор и пружин, предохранительных клапанах и регуляторах, в кулачковых и шарнирных механизмах и т.д.
Повреждения от фреттинг-коррозии проявляются в виде натиров, налипаний металла, вырывов и раковин, часто заполненных порошкообразными продуктами износа. На поверхностях возникают схватывание, микрорезание или усталостное разрушение микрообъемов, сопровождающиеся окислением и коррозией (усталостно-коррозионные процессы). Обычно ведущим является один из перечисленных процессов разрушения поверхности, а остальные - сопутст- вующимциззультате фреттинг-коррозии у детали изменяются конструктивные размеры, нарушаются зазоры, ослабляются натяги, возникает заедание и заклинивание (что особенно опасно в случаях, когда контактирующие детали при работе должны время от времени разъединяться, например, в предохранительных клапанах и регуляторах), значительно ухудшается качество поверхности - повышается шероховатость, появляются микротрещины, значительно снижается усталостная прочность деталей.
|
|
|
Факторы, влияющие на развитие фреттинг-коррозии
Амплитуда относительного скольжения. Для начала процесса фреттинг-коррозии достаточна очень малая амплитуда относительного перемещения поверхностей (8-10"7 мм), при которой частицы продуктов износа начинают перекатываться между поверхностями трения. Это затрудняет схватывание поверхностей и снижает интенсивность изнашивания. С увеличением амплитуды интенсивность изнашивания возрастает. Например, для стали износ особенно возрастает при амплитуде 0,10.0,15 мм, когда начинают существенно проявляться процессы схватывания (рис. 16).
|
|
|
Рисунок 16 - Зависимость объемного износа Uv от амплитуды скольжения at низкоуглеродной стали по дюралюминию при нагрузке F = 190 Н и числе циклов Nц = 106
Удельная нагрузка. Оценить влияние нагрузки на развитие фреттинг-коррозии довольно сложно, поскольку в процессе работы сопряжения фактическое давление не остается постоянным, что связано с изменением исходного микрорельефа поверхностей и образованием прослойки из продуктов износа. Зависимость интенсивности изнашивания при фреттинг-коррозии от удельной нагрузки изображена на рис.17.
Рисунок 17 - Характер зависимости интенсивности изнашивания от удельного давления при фреттинг-коррозии: 1 - высокая жесткость контакта; 2 - малая жесткость контакта
Обычно интенсивность изнашивания растет с увеличением удельного давления (кривая 1). Зависимость иного типа (кривая 2) наблюдается при недостаточной жесткости контакта, когда с увеличением нагрузки уменьшается амплитуда относительного перемещения. Кроме того, с повышением нагрузки происходит перераспределение роли основных процессов, типичных для фреттинг-коррозии. При нагрузках, соответствующих восходящей ветви кривой 2, на поверхностях контакта протекают наиболее типичные для фреттинг-коррозии усталостно- коррозионные процессы, чему способствует относительно легкое поступление кислорода в зону трения. Уменьшение износа при нагрузках выше критических (нисходящая ветвь кривой 2) может быть вызвано снижением интенсивности усталостно-коррозионных процессов и интенсификацией процессов схватывания и взаимного переноса металла. Несмотря на то, что при этом общий износ уменьшается, глубина локальных повреждений увеличивается.
|
|
|
Частота колебаний. Обычно с повышением частоты колебаний интенсивность изнашивания при фреттинг-коррозии убывает до определенного значения, а затем намечается тенденция к ее стабилизации (рис.18). Объясняется это снижением усталостной долговечности металлов с уменьшением частоты нагружения.
Рисунок 18 - Влияние частоты колебаний на износ стали 15
Число циклов нагружения. С увеличением числа циклов нагружения (продолжительности испытания) износ при фреттинг-коррозии возрастает по следующему закону. Вначале (период приработки) скорость изнашивания велика, а затем она уменьшается (становится близкой к постоянной, износ изменяется линейно). Если при фреттинг-коррозии продукты износа очень твердые (например, для алюминия и его сплавов), то износ с самого начала возрастает линейно, что свидетельствует о чисто абразивном изнашивании (микрорезании).
|
|
|
Внешняя среда. Интенсивность фреттинг-коррозии зависит от коррозионной активности внешней среды. В кислородной среде все металлы повреждаются фреттинг-коррозией интенсивнее, чем на воздухе. Износ же на воздухе больше, чем в вакууме, азоте, водороде. В жидких средах (воде, растворе КаОН и др.) износ в несколько раз меньше, чем на воздухе. Это объясняется следующими причинами: образование защитных окисных пленок на поверхностях трения в жидкой среде происходит с большей скоростью; в жидкости продукты износа имеют меньшую твердость, а также частично вымываются из зоны контакта, что снижает интенсивность абразивного изнашивания. С увеличением влажности воздуха интенсивность фреттинг-коррозии по тем же причинам снижается.
Смазка. Для уменьшения фреттинг-коррозии применяют жидкие, консистентные и твердые смазочные материалы.
Температура поверхностей трения. При фреттинг-коррозии в результате вибрационного контактного взаимодействия в точках фактического контакта возникают высокие мгновенные температуры (до 700...800°С), могут повыситься и средние значения температур на поверхностях трения. Эти тепловые явления существенно меняют структуру поверхностного слоя и активизируют процессы схватывания. Установлено, что износ сталей при фреттинг-коррозии с увеличением температуры окружающей среды от +50°С до +150°С практически не меняется, а с ее уменьшением (до минус 1400С) - возрастает.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 495; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!